(57)【要約】【課題】カラー感熱記録紙を加熱して発生する水分がサーマルヘッド表面に結露することを防止する。【解決手段】ヘッド基板２２には、円柱面状に突出した部分グレーズ層２３が設けられている。部分グレーズ層２３の上には、発熱抵抗体層３１が設けられており、発熱抵抗体層３１の上に個別電極２５と折り返し電極２７が設けられている。折り返し電極側に位置する部分グレーズ層２３の表面には粗面部３２が形成されており、無電極エリア３０が設けられている。粗面部３２の上に保護膜２８を形成することで、保護膜２８の表面を粗くする。面積が小さい折り返し電極２７によってサーマルヘッド表面の温度低下が抑えられ結露の発生がなくなる。また、保護膜２８の粗い表面を水蒸気の逃げ道とすることで、カラー感熱記録紙の光沢劣化を防ぐ。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱面状に突出した部分グレーズ突条と、この部分グレーズ突条の上に形成される発熱抵抗体層と、この発熱抵抗体層の上に交互に並べて形成される個別電極及び共通電極と、個別電極及び共通電極に対向して配置され、個別電極及び共通電極との間で発熱抵抗体層を通電させて発熱エリアを構成するための折り返し電極と、前記発熱エリアに対して個別電極及び共通電極とは反対側に形成される無電極エリアと、各電極及び発熱エリア及び無電極エリアを覆う保護膜とを有し、
前記保護膜の表面の内、無電極エリア上の表面が他の面よりも粗く形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記無電極エリアの表面を粗く形成することによって無電極エリアを覆う保護膜の表面が粗く形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項３】
基板上に円柱面状に突出した部分グレーズ突条を形成し、
前記部分グレーズ突条の上に発熱抵抗体層を形成し、
前記発熱抵抗体層の上に、前記部分グレーズ突条の頂部付近を発熱エリアとするために、一方の突条傾斜部に交互に並べて配置される個別電極及び共通電極とを形成し、他方の突条傾斜部に前記個別電極及び共通電極と対応させて配置される折り返し電極とを形成し、
前記折り返し電極と部分グレーズ突条の側縁との間の発熱抵抗体層を除去して無電極エリアを形成し、
前記無電極エリアに粗面処理を施し、
前記発熱エリア、各電極、無電極エリアを覆う保護膜を形成し、
前記無電極エリアの粗面によって前記保護膜表面を粗面にすることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載のサーマルヘッドを用いて感熱発色層が形成された感熱記録材料に熱記録を行う感熱プリンタにおいて、
前記サーマルヘッドによる感熱記録材料への熱記録に際して、前記無電極エリアが感熱記録材料の送り方向下流側に位置するようにしたことを特徴とする感熱プリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱記録に伴って感熱記録媒体が高温に加熱されたときに表面の光沢が低下することを防止したサーマルヘッド及びその製造方法、並びに感熱プリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー感熱記録紙をサーマルヘッドによって加熱して、フルカラー画像を発色記録するカラー感熱プリンタが知られている。カラー感熱記録紙は、支持体上にシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層が順に形成されており、イエロー感熱発色層の上には透明な保護層が設けられている。カラー感熱プリンタは、上層のイエロー感熱発色層から熱記録を行い、次にマゼンタ感熱発色層、最後にシアン感熱発色層の熱記録を行うことで、イエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像を面順次式にプリントする。また、イエロー感熱発色層とマゼンタ感熱発色層が記録された後には紫外線による光定着がそれぞれ行われ、画像のプリントされた感熱発色層が再発色しないようにされている。
【０００３】
サーマルヘッドが高温に発熱するとき、特にシアン感熱発色層の熱記録時にはカラー感熱記録紙に付与される熱エネルギーが最も大きくなり、透明保護層の水分や有機成分がガスとなって放出される。透明保護層からガス成分が放出されるとき、カラー感熱記録紙の表面には小さな凹凸が発生し、記録紙の光沢度を低下させてプリント品質の低下を招く。このため、従来では、プリント終了後にカラー感熱記録紙を再加熱して表面を平滑化する処理が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、カラー感熱記録紙が高温に加熱されると透明保護層が軟化し、カラー感熱記録紙がサーマルヘッドから離れるときに、軟化した透明保護層の一部が剥がれ落ちたり、毛羽立ちを生じさせて、上述と同様な光沢度の低下を引き起こす。そこで、本出願人は、熱記録時にカラー感熱記録紙の記録方向下流側に位置するサーマルヘッドの保護膜表面に粗面処理を施し、サーマルヘッドと記録紙の密着を弱めて、光沢度の低下を防止するサーマルヘッドを提案している（特願２００２−０７５１３１号）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２４５４３２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カラー感熱記録紙が高温に加熱されたとき、透明保護層から放出された水分はサーマルヘッド表面で結露する。結露した水分は、サーマルヘッドとカラー感熱記録紙との間に入り込むことで、軟化した透明保護層の表面に微細な凹凸を発生させる要因となる。このため、記録方向の下流側に位置するサーマルヘッド表面に粗面処理を施すだけでは、光沢度の低下を抑えるには不十分であるという問題があった。よって、光沢度の高いプリントを行うには、従来どおりプリント終了後の平滑化処理を行うしかなく、プリントが得られるまでの時間が長くなる不都合があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、透明保護層から放出される水分がサーマルヘッド表面に結露することを防止して、透明保護層の光沢度低下を効果的に抑制できるサーマルヘッド及びその製造方法、このサーマルヘッドを内蔵した感熱プリンタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のサーマルヘッドは、円柱面状に突出した部分グレーズ突条と、この部分グレーズ突条の上に形成される発熱抵抗体層と、この発熱抵抗体層の上に交互に並べて形成される個別電極及び共通電極と、個別電極及び共通電極に対向して配置され、個別電極及び共通電極との間に発熱抵抗体層を通電させる発熱エリアを構成するための折り返し電極と、前記発熱エリアに対して個別電極及び共通電極とは反対側に形成される無電極エリアと、各電極及び発熱エリア及び無電極エリアを覆う保護膜とを有し、前記保護膜の表面の内、無電極エリア上の表面が他の面よりも粗く形成されていることを特徴とするもので、無電極エリアを形成して改善される蓄熱性によって保護膜表面の温度低下を防ぐものである。
【０００９】
請求項２記載のサーマルヘッドは、保護膜表面を粗く形成するにあたり、部分グレーズ突条の表面に各電極が形成される滑らかな斜面部と粗面部を形成することによって、粗面処理された部分グレーズ突条の上に形成される保護膜の表面を粗く形成したものである。
【００１０】
本発明のサーマルヘッドの製造方法は、基板上に円柱面状に突出した部分グレーズ突条を形成し、前記部分グレーズ突条の上に発熱抵抗体層を形成し、前記発熱抵抗体層の上に、前記部分グレーズ突条の頂部付近を発熱エリアとするために、一方の突条傾斜部に交互に並べて配置される個別電極及び共通電極とを形成し、他方の突条傾斜部に前記個別電極及び共通電極と対応させて配置される折り返し電極とを形成し、前記折り返し電極と部分グレーズ突条の側縁との間の発熱抵抗体層を除去して無電極エリアを形成し、前記無電極エリアに粗面処理を施し、前記発熱エリア、各電極、無電極エリアを覆う保護膜を形成するもので、保護膜表面に粗面処理を直接施すことなく、前記無電極エリアの粗面によって前記保護膜表面を粗面にすることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４記載の感熱プリンタは、請求項１または請求項２記載のサーマルヘッドを用いて感熱発色層が形成された感熱記録材料に熱記録を行うもので、前記サーマルヘッドによる感熱記録材料への熱記録に際して、前記無電極エリアが感熱記録材料の送り方向下流側に位置するようにしたことを特徴とし、加熱された感熱記録材料が粗面処理された保護膜に対面するようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１において、カラー感熱プリンタ２には、給紙ローラ３、サーマルヘッド４、プラテンローラ５、光定着器６、排紙ローラ７、カッタ８が設けられている。給紙ローラ３は、カラー感熱プリンタ２にセットされた長尺のカラー感熱記録紙１０を引き出してプリンタ内に供給する。
【００１３】
サーマルヘッド４は、プラテンローラ５の上でカラー感熱記録紙１０に圧接するプリント位置と、プラテンローラ５から上方に離れる退避位置とで揺動する。プラテンローラ５はモータ１１によって駆動され、サーマルヘッド４に圧接されたカラー感熱記録紙１０を図中に示す記録方向と戻し方向に搬送する。なお、給紙ローラ３と排紙ローラ７は、プラテンローラ５と同様にモータ１１によって駆動される。
【００１４】
光定着器６は、イエロー定着ランプ１２とマゼンタ定着ランプ１３とを備えている。イエロー定着ランプ１２は、カラー感熱記録紙１０にイエロー画像がプリントされたときに点灯し、発光波長のピークが４２０ｎｍのイエロー定着光を照射してイエロー画像の光定着させる。マゼンタ定着ランプ１３は、カラー感熱記録紙１０にマゼンタ画像が記録されたときに点灯し、発光波長のピークが３６５ｎｍのマゼンタ定着光を照射してマゼンタ画像を光定着させる。
【００１５】
図２において、カラー感熱記録紙１０は、透明もしくは白色をした支持体１５の上に、シアン感熱発色層１６、マゼンタ感熱発色層１７、イエロー感熱発色層１８、透明保護層１９が形成されてなる。なお、各感熱発色層の間に設けられる中間層は図示を省略している。イエロー感熱発色層１８は、イエロー定着ランプ１２から照射される定着光により発色能力が消失し、マゼンタ感熱発色層１７は、マゼンタ定着ランプ１３から照射される定着光により発色能力が消失する。また、各感熱発色層を発色させるのに必要な熱量は、最下層のシアン感熱発色層１６が最も大きく、最上層のイエロー感熱発色層１８が最も小さくなっており、カラー感熱プリンタ２は、各感熱発色層を選択的に発色させてイエロー、マゼンタ、シアンの各画像を面順次に熱記録する。
【００１６】
図３において、サーマルヘッド４には、絶縁性のヘッド基板２２の上に、部分グレーズ突条２３、発熱抵抗体層２４が設けられている。発熱抵抗体層２４の上には、個別電極２５、共通電極２６、折り返し電極２７、保護膜２８が形成されている。発熱抵抗体層２４は、個別電極２５から折り返し電極２７までの間と、共通電極２６から折り返し電極２７までの間の範囲が発熱エリア２９としてそれぞれ機能し、２つの発熱エリアで１画素分の熱記録が行われる。
【００１７】
部分グレーズ突条２３は、二酸化珪素を主成分とするガラスや合成樹脂などの蓄熱性に優れた素材から構成され、ヘッド基板２２に対して円柱面状に突出形成されている。発熱抵抗体層２４は部分グレーズ突条２３の上に形成されており、発熱抵抗体層２４の上に個別電極２５、共通電極２６、折り返し電極２７がそれぞれ形成されている。
【００１８】
個別電極２５、共通電極２６は、ヘッド基板２２及び発熱抵抗体層２４の上に並列して設けられており、これらの電極から発熱エリア２９を挟んで折り返し電極２７が設けられている。折り返し電極２７はコの字状に形成されており、個別電極２５と共通電極２６の間に電位差が与えられると、両電極と折り返し電極２７との間で発熱抵抗体層２４が通電し、個別電極ごとに供給された電気エネルギーに応じて発熱エリア２９が発熱する。
【００１９】
図４において、部分グレーズ突条２３は、その表面に、発熱抵抗体層２４及び各電極が設けられた滑面部３１と、折り返し電極２７と部分グレーズ突条２３の側縁の間に位置する粗面部３２とが形成されている。粗面部３２の上には保護膜２８が直接形成されており、発熱抵抗体層２４は滑面部３１と粗面部３２の境界で断絶されて無電極エリア３０が構成される。粗面部３２が形成された範囲では、部分グレーズ突条２３と保護膜２８の二層構造になっているため、保護膜２８の一部の表面形状が粗面部３２の表面形状に影響されて、保護膜２８には粗い表面と滑らかな表面が形成されている。
【００２０】
次に図５を参照して、サーマルヘッド４の製造プロセスについて説明する。図５（ａ）に示す第１工程において、ヘッド基板２２の上に部分グレーズ突条２３を形成し、その上に発熱抵抗体層２４を形成する。次に発熱抵抗体層２４の上に個別電極２５及び共通電極２６と、折り返し電極２７とを形成する。このとき、折り返し電極２７は部分グレーズ突条２３の頂部から裾野部までの範囲に形成される。図５（ｂ）に示す第２工程において、部分グレーズ突条２３の裾野側に形成された折り返し電極２７と発熱抵抗体層２４をエッチング等により除去する。発熱抵抗体層２４が除去されると、部分グレーズ突条２３が露呈される。図５（ｃ）に示す第３工程において、露呈された部分グレーズ突条２３にエッチング又は研磨処理等を行って、表面粗さ０．１μｍ程度に粗面化する。第３工程の終了した後は、図５（ｄ）に示すように、個別電極２５、共通電極２６、発熱エリア２９、折り返し電極２７、粗面化された部分グレーズ突条２３の表面を覆うように保護膜２８が形成され、粗面部３２の表面形状によってその上に形成された保護膜２８の表面形状も他の部分より粗くなる。
【００２１】
図６に、サーマルヘッド駆動時の保護膜２８の表面温度分布を示す。保護膜２８は、発熱エリア２９の真上に位置する部分の表面温度が約３００℃に達し、発熱エリア２９から離れるほど表面温度が低下する。個別電極２５及び共通電極２６が設けられた側の表面では、各電極を介して外部に放散される熱量が大きいために、温度低下が大きい。一方、折り返し電極２７が設けられた保護膜表面では、部分グレーズ突条２３の形成範囲の外側まで電極が延びていないため、外部に熱が放散されにくく、温度低下が小さくなる。
【００２２】
すなわち、本実施形態のサーマルヘッド４は、個別電極と共通電極とが発熱エリアを挟んで対向している構造のサーマルヘッドよりも、保護膜表面の温度低下が小さい。なお、折り返し電極２７の表面積が小さいほど保護膜表面の温度低下を抑えることができ、部分グレーズ突条２３の上に発熱抵抗体層２４が設けられる面と、保護膜２８が直接形成される無電極エリア３０とが形成された本実施形態では、特に表面の温度低下が抑えられている。
【００２３】
次に、カラー感熱プリンタ２の作用について説明する。プリント処理が開始されると、給紙ローラ３が駆動してカラー感熱記録紙１０がプリンタ内に給紙される。カラー感熱記録紙１０はその先端がフォトセンサ（図示なし）によって検出され、サーマルヘッド４がプリント位置に揺動してカラー感熱記録紙１０に圧接する。モータ１１によってプラテンローラ５が回転し、サーマルヘッド４とプラテンローラ５に挟持されたカラー感熱記録紙１０は図中記録方向に搬送される。サーマルヘッド４は駆動を開始し、イエロー画像が１ラインずつ記録される。
【００２４】
イエロー画像が記録された部分は、イエロー定着ランプ１２を通過するとき定着光が照射されて光定着される。イエロー画像の記録が終了するとサーマルヘッド４は退避位置に揺動し、カラー感熱記録紙１０は戻し方向に搬送される。カラー感熱記録紙１０を戻し終えると、サーマルヘッド４はプリント位置に揺動する。サーマルヘッド４が駆動を開始して、プラテンローラ５がカラー感熱記録紙１０を記録方向に搬送し、マゼンタ画像が１ラインずつ記録される。
【００２５】
マゼンタ画像の記録中にマゼンタ定着ランプ１３が点灯して、マゼンタ画像の記録された部分に定着光が照射される。マゼンタ画像の記録と定着が終了すると、サーマルヘッド４が退避してカラー感熱記録紙１０が戻し方向に搬送される。カラー感熱記録紙１０を戻し終えると、次にシアン画像の熱記録が行われる。
【００２６】
シアン画像の記録時にはカラー感熱記録紙１０は最も高温に加熱され、透明保護層１９が軟化し、さらに透明保護層１９の成分がガスとして放出される。透明保護層１９にはサーマルヘッド４が押し付けられているため、透明保護層１９から放出された水分がサーマルヘッド４と透明保護層１９の間に介在している。カラー感熱プリンタ２は、個別電極２５及び共通電極２６が設けられた側が記録方向の上流側、折り返し電極２７が設けられた側を記録方向の下流側に位置するようにサーマルヘッド４が組み込まれている。これにより、カラー感熱記録紙１０が搬送されるとき、透明保護層１９は保護膜２８の粗く形成された表面から離れていく。
【００２７】
保護膜２８の粗い面が記録方向の下流側に位置することにより、透明保護層１９と保護膜２８の密着が弱まり、軟化した透明保護層１９の一部が透明保護層１９に付着しにくくなる。また、保護膜２８の下流側表面は温度低下が抑えられているため、加熱によって透明保護層１９から放出された水分が結露することがない。さらに、透明保護層１９と保護膜２８の粗い表面との間に形成される隙間が、保護膜２８に結露しなかった水分の逃げ道となり、透明保護層１９の表面に水蒸気圧による悪影響は及ぼない。
【００２８】
カラー感熱プリンタ２では、シアン画像の記録に伴ってカラー感熱記録紙１０の表面の光沢が損なわれることはない。イエロー、マゼンタ、シアンの画像がプリントされたカラー感熱記録紙１０は、排紙ローラ７によって外部に排出される。カッタ８は、プリントされた部分の排出後に作動してカラー感熱記録紙１０を切断する。カラー感熱記録紙１０の未記録部分は給紙ローラ３の位置まで巻戻され、１回のプリント処理が終了する。
【００２９】
なお、上記実施形態は、隣接する発熱画素とで共通電極を接続し、個別電極２本と共通電極２本を交互に並列させているが、これに限られず、個別電極１本と共通電極１本が交互に並列するように形成されていてもよい。また、折り返し電極の形状はコの字上以外にも、Ｕ字状やＶ字状など適宜変更してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明のサーマルヘッドによれば、高温に加熱されたカラー感熱記録紙から放出される水分が、サーマルヘッドの保護膜表面で結露することがなく、さらに軟化した透明保護層の一部が付着しにくい構造になっているので、カラー感熱記録紙の表面の光沢が損なわれず、再加熱による平滑化処理が不要になる。また、本発明のサーマルヘッドの製造方法によれば、部分グレーズ突条の表面を粗面化して、その上に直接保護膜を形成しているので、保護膜を直接粗面化する場合に比べて、表面粗さの設計上の誤差が小さくでき、サーマルヘッドの製造に伴う負担を減らすことができる。また、本発明の感熱プリンタによれば、粗く形成された保護膜が、熱記録時に搬送されるカラー感熱記録紙の下流側に位置するようにサーマルヘッドを組み込んだので、カラー感熱記録紙の表面の光沢を損なうことなくプリント処理を行うことができる。また、サーマルヘッドの表面の温度低下が小さくなることからプリントに伴う記録熱の利用効率を高めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カラー感熱プリンタの概略構成図である。
【図２】カラー感熱記録紙の断面図である。
【図３】サーマルヘッドの発熱素子周辺の構造を示す斜視図である。
【図４】サーマルヘッドの構造を示す断面図である。
【図５】サーマルヘッドの製造過程を示す説明図である。
【図６】サーマルヘッドの表面温度分布を示す説明図である。
【符号の説明】
２  カラー感熱プリンタ
４  サーマルヘッド
１０  カラー感熱記録紙
１９  透明保護層
２２  ヘッド基板
２３  部分グレーズ突条
２４  発熱抵抗体層
２５  個別電極
２６  共通電極
２７  折り返し電極
２８  保護膜
２９  発熱エリア
３１  滑面部
３２  粗面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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